Modelo Matemático e Computacional Preciso e Localmente Conservativo do Processo de Injeção de Polímeros em Reservatórios de Petróleo
Simulação de Reservatório de Petróleo, Injeção de Polímeros, Método Híbrido Misto Dual, Central-Upwind.
A injeção de polímeros (PEOR) consiste em uma alternativa promissora para melhorar a recuperação de petróleo em reservatórios. No entanto, seu desempenho pode ser comprometido por fenômenos como adsorção e retenção mecânica, os quais impactam a injetividade e, consequentemente, a eficácia do processo de recuperação. Portanto, para entender toda a dinâmica da técnica da injeção de polímeros, faz-se necessário um modelo matemático e computacional robusto, acurado e completo, que represente com precisão todas as complexidades que envolvem a dinâmica do processo. Neste contexto, o modelo computacional proposto nesta tese incorpora diversos fenômenos associados à injeção polimérica, tais como a influência da gravidade, pseudoplasticidade do fluido, dano à formação e a dependência da permeabilidade relativa com a concentração. A hidrodinâmica do modelo, que descreve o escoamento das fases aquosa e óleo no meio poroso, é modelada pela lei de Darcy, e por equações de balanço de massa dos fluidos, enquanto que o transporte do polímero é regido por uma equação de transporte em regime advectivo-dispersivo-reativo, com a adsorção modelada pela isoterma de Langmuir, e a retenção mecânica por uma lei de cinética linear. No modelo numérico, baseado no algoritmo Implícito na Pressão e Explícito na Saturação e Concentração (IMPESC), subdivide-se o conjunto de equações em dois, o sistema hidrodinâmico e o sistema de transporte. A discretização do problema hidrodinâmico utiliza um método conservativo e acurado, o método dos elementos finitos híbrido misto dual (Hybrid Mixed Dual Finite Element Method -HMFEM), no qual é considerada a base de Raviart-Thomas, permitindo capturar com maior precisão a velocidade no centro dos elementos. Por sua vez, o transporte do polímero é discretizado pelo método dos volumes finitos Central-Upwind, capaz de capturar choques e rarefações com precisão. O modelo computacional proposto é validado por testes de acurácia, comparando soluções numéricas e analíticas, e avaliado através de aplicações PEOR em um domínio 1/4 fivespot, incluindo a técnica SELEPOL.